JP5702784B2

JP5702784B2 - Daylight lighting apparatus and method with auxiliary lighting fixture

Info

Publication number: JP5702784B2
Application number: JP2012525618A
Authority: JP
Inventors: オーガストジャスターポール
Original assignee: ソラチューブインターナショナルインコーポレイテッド
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2030-08-11
Also published as: CA2768962A1; US20110044041A1; PH12012500297A1; WO2011022274A1; AR078102A1; CN101994984B; CN101994984A; TW201107646A; NZ597706A; EP2467636A1; AU2010284456A1; US8083363B2; JP2013502691A

Description

本開示は、大きくは昼光照明システムおよび方法に関し、より具体的には補助照明器具を持つ昼光照明システムおよび方法に関する。 The present disclosure relates generally to daylighting systems and methods, and more specifically to daylighting systems and methods with auxiliary lighting fixtures.

昼光照明システムは、典型的には自然光を構造物の内部に提供する窓、開口、及び／又は表面を含む。昼光照明システムの例には、天窓および管状昼光照明装置（ＴＤＤ）の設備が含まれる。ＴＤＤ設備においては、透明なカバーが建物の屋根またはその他適当な場所に取り付けられる。内部が反射する管は、照明されるべき部屋に取り付けられたディフューザにそのカバーを接続し得る。ディフューザは、部屋の天井に、またはその他の適切な場所に取り付けられ得る。屋根上のカバーから入ってくる自然光は、管を通って伝搬し、ディフューザに届き、ディフューザが自然光を構造物の内部にわたって分散させる。 Daylight lighting systems typically include windows, openings, and / or surfaces that provide natural light to the interior of the structure. Examples of daylighting systems include skylights and tubular daylighting lighting (TDD) equipment. In TDD equipment, a transparent cover is attached to the roof of a building or other suitable location. The internally reflecting tube can connect its cover to a diffuser attached to the room to be illuminated. The diffuser may be attached to the ceiling of the room or other suitable location. Natural light entering from the cover on the roof propagates through the tube and reaches the diffuser, which disperses the natural light over the interior of the structure.

ここで開示されたいくつかの実施形態は、反射性内部表面を持つ側壁を有する管を含む昼光照明装置を提供する。管は、昼光を受け取るよう構成される透明なカバーと、建物のターゲット領域内部に位置するよう構成されるディフューザとの間に配置され得る。管は、透明なカバーを通して伝送される昼光を前記ディフューザへ向けて導くよう構成され得る。補助光器具は、管の内部に配置され得て、管の内部を照射するよう構成されるランプを含み得る。実施形態によっては、ランプは、円錐状の光を放射するよう構成され得て、円錐状の光の角度の中心に沿ってランプを出る光が、ディフューザに伝搬する前に、光がディフューザ以外の表面に入射するようランプは配置され得る。 Some embodiments disclosed herein provide a daylight illumination device that includes a tube having a sidewall with a reflective internal surface. The tube may be disposed between a transparent cover configured to receive daylight and a diffuser configured to be located within the target area of the building. The tube may be configured to direct daylight transmitted through a transparent cover towards the diffuser. The auxiliary light fixture may include a lamp that may be disposed within the tube and configured to illuminate the interior of the tube. In some embodiments, the lamp may be configured to emit conical light so that the light exiting the lamp along the center of the angle of the conical light propagates to the diffuser before the light propagates to the diffuser. The lamp can be arranged to be incident on the surface.

特定の実施形態においては、ランプは、円錐状の光が放射される平坦な表面を有する表面実装発光ダイオードである。ランプの平坦な表面は、管の側壁に実質的に平行であり得る。 In certain embodiments, the lamp is a surface mount light emitting diode having a flat surface from which conical light is emitted. The flat surface of the lamp can be substantially parallel to the side wall of the tube.

補助光器具は、管の側壁から延びる光制御表面を含み得て、ランプから放射する光の少なくとも一部をディフューザへと向きを変えて導くよう構成され得る。光制御表面は、反射器、またはランプを出る光を反射し、透明なカバーの向きから管を通して伝搬する昼光を伝送するよう構成されるプリズムフィルムを含み得る。ある実施形態では、光制御表面の形状は、実質的に半円筒状であり得る。光制御表面は、上部端および底部周縁を含み得て、上部端は、管の側壁に接し、底部周縁は、ランプの底辺と実質的に同一平面にある。光制御表面は、光制御表面の等半径点がほぼランプの底辺に存在するように配置され得る。光制御表面は、側壁に対して垂直な向きから離れるような角度で傾けられ得る。光制御表面と垂直な向きとの間の角度は、少なくとも約２０度であり得る。 The auxiliary light fixture may include a light control surface that extends from the sidewall of the tube and may be configured to redirect at least a portion of the light emitted from the lamp to the diffuser. The light control surface may include a reflector, or a prism film configured to reflect daylight that reflects light exiting the lamp and propagates through the tube from the orientation of the transparent cover. In certain embodiments, the shape of the light control surface can be substantially semi-cylindrical. The light control surface can include a top end and a bottom rim, the top end touching the side wall of the tube, and the bottom rim is substantially flush with the bottom of the lamp. The light control surface can be arranged such that the equiradial point of the light control surface is approximately at the bottom of the lamp. The light control surface can be tilted at an angle away from the orientation perpendicular to the sidewall. The angle between the light control surface and the normal orientation can be at least about 20 degrees.

実施形態によっては、昼光照明装置は、反射性内部表面を持つ側壁を有する管を含み、管は、昼光を受け取るよう構成される透明なカバーと、建物のターゲット領域内に配置されたディフューザとの間に配置される。管は、透明なカバーを通して伝送される昼光をディフューザへ向けて導くよう構成され得て、管は補助光器具を含み得る。補助光器具は、管の内部に光を導くよう配置されるランプと、ランプを出る光をディフューザへ向けて反射し、透明なカバーの向きから管を通して伝搬する昼光を伝送するよう構成される光制御表面とを含み得る。ランプは、管の側壁に接続され得る。実施形態によっては、熱グリスがランプおよび側壁の間に供給される。 In some embodiments, the daylight illuminator includes a tube having a sidewall with a reflective interior surface, the tube including a transparent cover configured to receive daylight and a diffuser disposed within a target area of the building. Between. The tube may be configured to direct daylight transmitted through the transparent cover toward the diffuser, and the tube may include an auxiliary light fixture. The auxiliary light fixture is configured to transmit a daylight propagating through the tube from a transparent cover orientation, reflecting the light exiting the lamp toward the diffuser and directing the light exiting the lamp to the interior of the tube And a light control surface. The lamp can be connected to the side wall of the tube. In some embodiments, thermal grease is supplied between the lamp and the sidewall.

光制御表面の底部周縁は、実質的にランプの下部端と同一平面上にあり得る。補助光器具は単一の発光ダイオードまたは複数の発光ダイオード群を含み得る。同様に、補助光器具は、単一の光制御表面または複数の光制御表面群を含み得る。 The bottom rim of the light control surface can be substantially flush with the lower end of the lamp. The auxiliary light fixture may include a single light emitting diode or a plurality of light emitting diode groups. Similarly, the auxiliary light fixture may include a single light control surface or multiple light control surface groups.

光制御表面は、ポリカーボネートフィルムのようなポリマーフィルム、及び／又は透明なカバーに最も近い表面の側に配置された光方向の変換をする微小構造を含み得る。実施形態によっては、光方向変換微小構造は、側壁から光制御表面の底部周縁へと延びる複数の細長いプリズムを含み得る。 The light control surface may include a polymer film, such as a polycarbonate film, and / or a microstructure that provides a change of light direction disposed on the side of the surface closest to the transparent cover. In some embodiments, the light redirecting microstructure may include a plurality of elongated prisms that extend from the sidewalls to the bottom periphery of the light control surface.

実施形態によっては、構造体の内部で光を提供する方法は、透明なカバーとディフューザとの間に、カバーからディフューザを通って昼光が導かれ得るように管を配置するステップと、光を管の内部の領域に放射する補助光源を設けるステップと、ランプを出る光をディフューザに向けて反射し、昼光を透明カバーから概ねディフューザの向きに伝送する光制御表面を補助光源の近くに設けるステップとを含み得る。 In some embodiments, a method for providing light within a structure includes placing a tube between a transparent cover and a diffuser such that daylight can be directed from the cover through the diffuser; Providing an auxiliary light source that radiates the area inside the tube, and providing a light control surface near the auxiliary light source that reflects the light exiting the lamp toward the diffuser and transmits daylight from the transparent cover generally in the direction of the diffuser. Steps.

実施形態によっては、建物の内部を照明する方法は、昼光が透明なカバーから管を通って建物の内部にあるディフューザへと透過することを可能にするステップと、管の内部の領域に補助光源から光を放射するステップと、補助光源からの光を、光制御表面においてディフューザに向けて反射し、同時に、または異なる時に昼光が光制御表面を透過することを可能にするステップとを含み得る。 In some embodiments, a method for illuminating the interior of a building includes steps that allow daylight to pass from the transparent cover through the tube to the diffuser inside the building, and to assist the area inside the tube. Emitting light from the light source and reflecting light from the auxiliary light source toward the diffuser at the light control surface, allowing daylight to pass through the light control surface at the same time or at different times. obtain.

図示の目的のためにさまざまな実施形態が添付の図面に示されるが、本発明の範囲を限定するように決して解釈されてはならない。加えて、異なる開示された実施形態のさまざまな特徴は、さらなる実施形態を形成するよう組み合わせられ得て、それらも本開示の一部を成す。図面全体で参照番号は、参照された要素間の対応を示すために再利用され得る。
図１はＴＤＤ設備の切り欠き図である。図２は光制御表面がそれに取り付けられた管の透視図である。図３は管に接続された補助光器具の透視図である。図４は図３に示された補助光器具の断面図である。図５は図４に示された補助光器具のプリズムフィルムの部分断面図である。図６は図４に示された補助光器具のプリズムフィルムのさらなる部分断面図である。図７は異なる直径を有するプリズムフィルムの断面図である。図８はプリズムフィルムの直径と、管を上に伝わる補助光の比率との関係の例を示すサンプルグラフである。図９はＴＤＤに接続された補助光器具の断面図である。図１０は折り曲げられていない光制御表面の例の上面図である。 For the purpose of illustration, various embodiments are shown in the accompanying drawings, which should in no way be construed as limiting the scope of the invention. In addition, various features of different disclosed embodiments can be combined to form further embodiments, which are also part of this disclosure. Throughout the drawings, reference numbers may be reused to indicate correspondence between referenced elements.
FIG. 1 is a cutaway view of a TDD facility. FIG. 2 is a perspective view of a tube with a light control surface attached to it. FIG. 3 is a perspective view of the auxiliary light fixture connected to the tube. 4 is a cross-sectional view of the auxiliary light fixture shown in FIG. FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the prism film of the auxiliary light fixture shown in FIG. 6 is a further partial cross-sectional view of the prism film of the auxiliary light fixture shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of prism films having different diameters. FIG. 8 is a sample graph showing an example of the relationship between the diameter of the prism film and the ratio of the auxiliary light traveling up the tube. FIG. 9 is a cross-sectional view of the auxiliary light fixture connected to the TDD. FIG. 10 is a top view of an example of an unfolded light control surface.

実施形態によってはＴＤＤ設備は、建築構造の屋根上の透明なドーム状筐体、ドーム状筐体から延びるほぼ鉛直の反射管、および反射管の反対側に配置されたディフューザを含み得る。ドームは、自然光のような外部光がシステムに入ることを可能にする。管は、外部光をディフューザに伝送し、ディフューザは建物の内部にあるターゲットとされた部屋または領域に光を拡散する。ＴＤＤ設備は、「管状天窓」とも呼ばれる。 In some embodiments, the TDD facility may include a transparent dome-shaped housing on the roof of the building structure, a substantially vertical reflector tube extending from the dome-shaped housing, and a diffuser disposed on the opposite side of the reflector tube. The dome allows external light, such as natural light, to enter the system. The tube transmits external light to the diffuser, which diffuses the light into the targeted room or area inside the building. The TDD facility is also called a “tubular skylight”.

所望のレベルの内部照明を提供するのに十分な量の太陽光が利用できないときに、ターゲットとされた領域に管から光を供給するために、補助照明システムがＴＤＤの中に設置され得る。実施形態によっては、照明器具が棒またはワイヤからぶら下がっているＴＤＤは、さまざまな欠点を持つ。例えば、ランプを支持する棒や他の器具、およびランプそのものは、管の内部の相当部分を占め得るので、管状天窓のパフォーマンスを低下させる。もし照明装置が、管の中央で棒やワイヤのような器具に取り付けられているなら、また特に照明装置がその背面に取り付けられた熱交換器を有するなら、昼光の大部分は管に沿って伝わることが遮断されるかもしれない。昼光の遮断を少なくとも部分的に緩和するために、棒、ワイヤ、熱交換器、照明器具の他の構成要素、または構成要素の組み合わせの少なくとも一部は、透明または半透明である。 An auxiliary lighting system may be installed in the TDD to provide light from the tube to the targeted area when sufficient amount of sunlight is not available to provide the desired level of internal lighting. In some embodiments, TDD where the luminaire is hanging from a rod or wire has various drawbacks. For example, the rods and other fixtures that support the lamp, and the lamp itself, can occupy a substantial portion of the interior of the tube, thus reducing the performance of the tubular skylight. If the luminaire is attached to a fixture such as a rod or wire in the middle of the tube, and especially if the luminaire has a heat exchanger attached to its back, most of the daylight will be along the tube. May be blocked from being transmitted. To at least partially mitigate daylight blockage, at least some of the bars, wires, heat exchangers, other components of the luminaire, or combinations of components are transparent or translucent.

場合によっては、従来の照明器具は、発生した光の半分近くが管へ戻って失われてしまうパターンで典型的には照らす。さらに場合によっては、ランプからの光の一部しか、高伝送効率を提供する入射角で管底部のディフューザに入らない。ディフューザへの光の入射角度が高いときは、光のより多くの部分がディフューザによって管の上方へと反射されて戻り得る。ランプの照射パターンによって光が管を逆行することによる光の損失と共に、この効果は、ランプからの光の相当な部分がターゲットとされた領域に到達しないことの原因になり得る。また、もし照明装置がディフューザに向かって配置されているなら、グレアをなくしコントラストを低下させるためにさらなる分散が必要となり得るような、非常に明るい輝点が発生するかもしれない。 In some cases, conventional luminaires typically illuminate in a pattern in which nearly half of the generated light is lost back to the tube. Further, in some cases, only a portion of the light from the lamp enters the diffuser at the bottom of the tube at an angle of incidence that provides high transmission efficiency. When the angle of incidence of light on the diffuser is high, more part of the light can be reflected back up the tube by the diffuser. Along with the loss of light due to the light going back through the tube due to the illumination pattern of the lamp, this effect can cause a significant portion of the light from the lamp to not reach the targeted area. Also, if the illuminator is positioned towards the diffuser, very bright bright spots may be generated that may require further dispersion to eliminate glare and reduce contrast.

ここで開示されたいくつかの実施形態は、反射内部表面を持つ側壁を有する管と補助光器具とを含む昼光照明装置を提供する。この管は、昼光を受け取るよう配置された透明なカバーと、建物のような構造物のターゲット領域の内部に配置されたディフューザとの間に配置され得る。ある実施形態においては、管は、透明なカバーを通って伝送される昼光を、ディフューザに向けて導くよう構成される。補助光器具は、管と、ランプを出る光をディフューザに向けて反射するよう、かつ、透明なカバーの向きから管を通って伝搬する昼光を伝送するよう構成された光制御表面との間に配置されたランプを含み得る。このランプは、管の内部側壁上に、または他の表面または構造上に、ランプが発生した光が管の内部に透過できるように配置され得る。 Some embodiments disclosed herein provide a daylight illumination device that includes a tube having a sidewall with a reflective internal surface and an auxiliary light fixture. The tube may be placed between a transparent cover placed to receive daylight and a diffuser placed inside the target area of a structure such as a building. In some embodiments, the tube is configured to direct daylight transmitted through the transparent cover toward the diffuser. The auxiliary light fixture is between the tube and a light control surface configured to reflect light exiting the lamp towards the diffuser and to transmit daylight propagating through the tube from the transparent cover orientation. May include a lamp disposed on the surface. The lamp may be arranged on the inner sidewall of the tube, or on another surface or structure, so that the light generated by the lamp can be transmitted into the tube.

図１は、建物１６の屋内部屋１２を自然光で照明するための、建物に設置された管状天窓１０の例の切り欠き図を示す。管状天窓１０は、建物１６の屋根１８に設置された、天然光が管２４に入るようにする透明なカバー２０を含む。カバー２０は、雨押さえ２２（flashing）を用いる屋根１８に設置され得る。雨押さえ２２は、屋根１８に取り付けられたフランジ２２ａと、フランジ２２ａから上に延び、屋根１８の傾斜によって適切にカバー２０と結合し、カバー２０をほぼ鉛直に立つ向きに支持する縁２２ｂとを含み得る。 FIG. 1 shows a cut-away view of an example of a tubular skylight 10 installed in a building for illuminating the indoor room 12 of the building 16 with natural light. The tubular skylight 10 includes a transparent cover 20 that is installed on the roof 18 of the building 16 to allow natural light to enter the tube 24. The cover 20 can be installed on the roof 18 using a rain hold 22 (flashing). The rain retainer 22 includes a flange 22a attached to the roof 18 and an edge 22b that extends upward from the flange 22a and is appropriately coupled to the cover 20 by the inclination of the roof 18 and supports the cover 20 in a substantially vertical orientation. May be included.

管２４は、雨押さえ２２に接続され得て、屋内部屋１２の天井１４を通して屋根１８から延び得る。管２４は、管２４に入る光を光ディフューザ２６へと下へ導くことができ、光ディフューザ２６は、部屋１２において光を分散する。管２４の内部は、反射性であってもよい。管２４は、金属、繊維、プラスチック、剛性のある材料、合金、他の適切な材料、または材料の組み合わせからなる。例えば、管２４の本体は、タイプ１１５０のアルミ合金（type 1150 alloy aluminum）から構成され得る。 The tube 24 can be connected to the rain keeper 22 and can extend from the roof 18 through the ceiling 14 of the indoor room 12. Tube 24 can direct light entering tube 24 down to light diffuser 26, which diffuses the light in room 12. The interior of the tube 24 may be reflective. Tube 24 is made of metal, fiber, plastic, rigid material, alloy, other suitable material, or combination of materials. For example, the body of the tube 24 can be constructed from a type 1150 alloy aluminum.

管２４は、その端に光ディフューザ２６を有し得る。光ディフューザ２６は、光を適宜、分散つまり拡散する１つ以上の要素を含み得る。実施形態によっては、ディフューザ２６は、比較的わずかな可視光を吸収するか、または全く可視光を吸収せず、ほとんどまたは全ての入射可視光を、少なくともある入射角において伝送する。ディフューザは、１つ以上のレンズ、磨りガラス、ホログラフィックディフューザ、または任意の適切なディフューザを含み得る。ディフューザ２６は、任意の適切な接続技術を用いて管２４に接続され得る。例えば、シールリング２８が管２４の周りに取り付けられ、ディフューザ２６を管２４の端に保持するよう光ディフューザ２６に接続される。 Tube 24 may have a light diffuser 26 at its end. The light diffuser 26 may include one or more elements that disperse or diffuse light as appropriate. In some embodiments, the diffuser 26 absorbs relatively little visible light or no visible light and transmits most or all incident visible light at least at some angle of incidence. The diffuser may include one or more lenses, frosted glass, holographic diffuser, or any suitable diffuser. The diffuser 26 can be connected to the tube 24 using any suitable connection technique. For example, a seal ring 28 is attached around the tube 24 and connected to the light diffuser 26 to hold the diffuser 26 at the end of the tube 24.

補助光源３０は、管２４の内部に配置され得る。実施形態によっては、光源３０は、例えば図１に示されるように、管２４の内部または外部の側壁に、ほぼ鉛直な向きに取り付けられる。ある実施形態では光源３０は、管２４の側壁の後ろまたは前を含む、他の適切な位置に配置され得る。例えば、光源３０は、管２４の側壁から管２４の内部に延びる突起に接続され得る。他の例として、光源３０は、管２４の内部から外側へ向かって側壁から延びる凹部に配置され得る。 The auxiliary light source 30 may be disposed inside the tube 24. In some embodiments, the light source 30 is mounted in a substantially vertical orientation on the interior or exterior sidewall of the tube 24, for example, as shown in FIG. In certain embodiments, the light source 30 may be placed in other suitable locations, including behind or in front of the side wall of the tube 24. For example, the light source 30 may be connected to a protrusion that extends from the side wall of the tube 24 into the tube 24. As another example, the light source 30 may be disposed in a recess that extends from the side of the tube 24 toward the outside.

光制御表面３２は、光源３０と近接して配置され得て、光源３０の少なくとも一部を囲み得る。光制御表面３２は、カバー２０に最も近い光源３０の周囲において、管２４の側壁に取り付けられ得る。光制御表面３２は、光源３０から上向きに放射する光を、下向きの方向に、ディフューザ２６へと導くよう構成される。光制御表面３２がないと、その導かれるはずの光は、カバー２０の方へ管２４を上に伝搬し、管２４から外部環境へ出る。よって、補助光源３０の明るさが一定に維持された状態で、光制御表面３２は、ディフューザ２６における光強度を大きくできる。光制御表面３２は、ディフューザ２６上に入射する光の平行性を増し得る。場合によっては、入射光が平行により近くなるにつれ、ディフューザ２６の光学的効率は高くなる。 The light control surface 32 can be disposed proximate to the light source 30 and can surround at least a portion of the light source 30. A light control surface 32 may be attached to the side wall of the tube 24 around the light source 30 closest to the cover 20. The light control surface 32 is configured to direct light radiating upward from the light source 30 to the diffuser 26 in a downward direction. Without the light control surface 32, the light to be guided propagates up the tube 24 toward the cover 20 and exits from the tube 24 to the outside environment. Therefore, the light control surface 32 can increase the light intensity in the diffuser 26 in a state where the brightness of the auxiliary light source 30 is kept constant. The light control surface 32 may increase the parallelism of light incident on the diffuser 26. In some cases, the optical efficiency of the diffuser 26 increases as incident light becomes closer to parallelism.

図２は、光制御表面３２が取り付けられている管２４の透視図を示す。光制御表面３２は、「光制御遮蔽」または「光制御フィルム」とも呼ばれる。管２４は、カバー２０（図１）からの天然光をディフューザ２６へと導き、可視光の吸収つまり損失を最小にしつつ、光源３０からの補助光をディフューザ２６へと導くように一般には構成される。 FIG. 2 shows a perspective view of the tube 24 to which the light control surface 32 is attached. The light control surface 32 is also referred to as a “light control shield” or “light control film”. The tube 24 is generally configured to direct natural light from the cover 20 (FIG. 1) to the diffuser 26 and to guide auxiliary light from the light source 30 to the diffuser 26 while minimizing absorption or loss of visible light. The

管２４の内部表面５４は、例えば、電気めっき、陽極処理、コーティング、または表面を反射性フィルムで覆うことを含む、任意の適切な手法によって反射性にされ得る。反射性フィルムは、少なくとも可視スペクトルにおいて非常に反射性が強く、金属フィルム、金属化プラスチックフィルム、多層反射フィルム、または可視スペクトルの光の大部分を反射する任意の他の構造を含む。実施形態によっては、内部表面５４は鏡面である。内部表面５４は、ある種のパフォーマンス特性を達成するために、可視スペクトルの外の光を反射、伝送、または吸収するように構成され得る。例えば、内部表面５４は、管２４の熱特性を改善するために、赤外光を伝送するよう構成され得る。反射性表面５４の下の材料システムまたはレイヤ（不図示）は、内部表面５４を通って伝送される赤外光または他の放射を強く吸収するように構成されてもよい。この目的のために、吸収性フィルム、コーティング、ペイント、または他の材料が用いられ得る。 The inner surface 54 of the tube 24 can be made reflective by any suitable technique including, for example, electroplating, anodizing, coating, or covering the surface with a reflective film. Reflective films are highly reflective at least in the visible spectrum and include metal films, metallized plastic films, multilayer reflective films, or any other structure that reflects most of the light in the visible spectrum. In some embodiments, the inner surface 54 is a mirror surface. Inner surface 54 may be configured to reflect, transmit, or absorb light outside the visible spectrum to achieve certain performance characteristics. For example, the inner surface 54 can be configured to transmit infrared light to improve the thermal properties of the tube 24. A material system or layer (not shown) under the reflective surface 54 may be configured to strongly absorb infrared light or other radiation transmitted through the inner surface 54. Absorbent films, coatings, paints, or other materials can be used for this purpose.

管２４の外部表面５６は、建物１６の屋根１８とディフューザ２６との間の空間に露出され得る。例えば、ディフューザ２６が、照らされるべき部屋１２の天井１４に近接して取り付けられるとき、外部表面５６は、建物１６の屋根裏またはパイプエリア（pipe chase）に露出され得る。外部表面５６は、管２４が作られている材料を露出してもよく、または管２４のパフォーマンス特性を高める覆いを有してもよい。例えば、外部表面５６は、放熱を助けるコーティングまたはフィルムで覆われてもよい。実施形態によっては、高放射率のフィルムが管２４の外部表面５６上に設けられている。 The outer surface 56 of the tube 24 may be exposed to the space between the roof 18 of the building 16 and the diffuser 26. For example, when the diffuser 26 is mounted in close proximity to the ceiling 14 of the room 12 to be illuminated, the exterior surface 56 may be exposed to the attic or pipe chase of the building 16. The outer surface 56 may expose the material from which the tube 24 is made or may have a covering that enhances the performance characteristics of the tube 24. For example, the outer surface 56 may be covered with a coating or film that aids heat dissipation. In some embodiments, a high emissivity film is provided on the outer surface 56 of the tube 24.

図２に示される実施形態においては、光制御表面３２は、管２４の内部表面５４から延びている。光制御表面３２は、内部表面５４と一体であってもよく、または管２４に接続された別個の部材であってもよい。光制御表面３２を管２４に付けるには、例えば、締め付け、粘着、接着、締まり嵌め、溶着、糊付け、または受け口はめ込みを含む任意の適切な接続手法が用いられ得る。光制御表面３２は、透明カバー２０に面する上面３５と、ディフューザ２６に面する底面３４を有してもよい。実施形態によっては、光制御表面３２は、実質的に均一な厚さの材料を含み、上面３５が凸になり、底面３４が凹になるよう湾曲している。光制御表面３２の管端部５０は、管２４の内部表面５４と接し、光制御表面３２の周辺端部５２は、管２４の内部空間に延びる。光制御表面３２は、上面（おもてめん）３５に入射する自然光の量が低減または最小化されると共に、底面３４によって反射される補助光の量が増大または最大化されるように構成され得る。光制御表面３２は、自然光、補助光、および自然光および補助光の組み合わせによる、ディフューザ２６における光強度が概ね増加または最大化するよう構成され得る。 In the embodiment shown in FIG. 2, the light control surface 32 extends from the inner surface 54 of the tube 24. The light control surface 32 may be integral with the inner surface 54 or may be a separate member connected to the tube 24. Any suitable connection technique can be used to attach the light control surface 32 to the tube 24, including, for example, clamping, sticking, gluing, an interference fit, welding, gluing, or a receptacle fit. The light control surface 32 may have a top surface 35 facing the transparent cover 20 and a bottom surface 34 facing the diffuser 26. In some embodiments, the light control surface 32 comprises a material of substantially uniform thickness and is curved so that the top surface 35 is convex and the bottom surface 34 is concave. The tube end 50 of the light control surface 32 contacts the inner surface 54 of the tube 24, and the peripheral end 52 of the light control surface 32 extends into the interior space of the tube 24. The light control surface 32 is configured such that the amount of natural light incident on the top surface 35 is reduced or minimized and the amount of auxiliary light reflected by the bottom surface 34 is increased or maximized. obtain. The light control surface 32 can be configured to generally increase or maximize the light intensity at the diffuser 26 due to natural light, auxiliary light, and a combination of natural and auxiliary light.

光制御表面３２は、補助光源３０から発せられた可視光をディフューザ２６へ導くように構成される。光制御表面３２は、光をこのように導く任意の適切な材料から構築され得て、例えば、金属、金属化プラスチックフィルム、反射性フィルム、光を方向転換する性質を持つプラスチックフィルム、またはこれら材料の組み合わせを含む。光源の上および周囲の反射器は、管の上方に導かれる光を捕捉し、管の下方へと光の向きを変える。反射器の使用は、補助光器具からの光の損失を減らし得るが、管を下方に反射していく太陽光は、反射器になんらかの材料が用いられるときには、少なくとも部分的に反射器によって阻止され得る。 The light control surface 32 is configured to guide visible light emitted from the auxiliary light source 30 to the diffuser 26. The light control surface 32 can be constructed from any suitable material that directs light in this manner, for example, metal, metallized plastic film, reflective film, plastic film with the property of redirecting light, or these materials Including a combination of Reflectors above and around the light source capture light directed above the tube and redirect the light down the tube. The use of a reflector can reduce the loss of light from the auxiliary light fixture, but sunlight reflecting down the tube is at least partially blocked by the reflector when any material is used for the reflector. obtain.

図３は、管２４に接続された補助光器具を示す。補助光器具は、光源３０およびプリズムフィルム１３２を含む。光源は、例えば、白熱電球、蛍光灯、電磁誘導ランプ、高輝度放電ランプ、ガス放電ランプ、電気アークランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、固体照明装置、エレクトロルミネセンス装置、化学発光装置、放射線ルミネセンス、ライトフィデリティ（light fidelity、ライファイ）ランプ、複数のランプ、または照明装置の組み合わせのような任意の適切な照明装置（一般にここでは「ランプ」と呼ばれる）を含み得る。実施形態によっては、照明装置は、次の目的のうち１つ以上を達成するために選択され得る。すなわち、高いパフォーマンス対要求電力比、低減されたコスト、およびコンパクトさである。実施形態によっては、光源３０は、ノースカロライナ州、ダーラムのクリー社から入手可能なもののような表面実装ＬＥＤを含む。 FIG. 3 shows the auxiliary light fixture connected to the tube 24. The auxiliary light fixture includes a light source 30 and a prism film 132. The light source is, for example, an incandescent bulb, a fluorescent lamp, an electromagnetic induction lamp, a high-intensity discharge lamp, a gas discharge lamp, an electric arc lamp, a light emitting diode (LED), a solid state lighting device, an electroluminescent device, a chemiluminescent device, a radioluminescence Any suitable lighting device (commonly referred to herein as a “lamp”), such as a light fidelity lamp, a plurality of lamps, or a combination of lighting devices. In some embodiments, the lighting device may be selected to achieve one or more of the following objectives. That is, high performance-to-demand power ratio, reduced cost, and compactness. In some embodiments, the light source 30 includes a surface mount LED such as that available from Cree, Durham, NC.

図３に示される例においては、光源３０は、平坦で薄く（例えば１／８インチ以下の厚さ）、縦横約０．７５インチ×０．７５インチの面積を専有する。他のさまざまなサイズ及び／又は形状を有する光源が用いられ得る。光は、光源３０の前部表面から円錐状に放射され得る。実施形態によっては、放射された光の円錐は、使用される特定の照明装置に依存して、約６０度以上の頂角を有してもよく、及び／又は約１２０度以下の頂角を有してもよい。ＬＥＤを含むある種類の照明装置は、所望の出力に加えて、相当な廃熱を発生する。廃熱を捨てるために、照明装置と熱的に結合したヒートシンクまたは熱交換器が用いられ得る。放熱は、ＬＥＤおよび他の種類の照明装置の効率および寿命を改善し得る。ヒートシンクは、照明装置の背面に取り付けられ得て、伝導、対流、及び／又は輻射を介した、照明装置から外部環境への熱の伝達を改善する。 In the example shown in FIG. 3, the light source 30 is flat and thin (for example, 1/8 inch or less in thickness), and has an area of about 0.75 inch × 0.75 inch. Light sources having various other sizes and / or shapes can be used. Light can be emitted conically from the front surface of the light source 30. In some embodiments, the emitted light cone may have an apex angle of about 60 degrees or greater and / or an apex angle of about 120 degrees or less, depending on the particular lighting device used. You may have. Certain types of lighting devices, including LEDs, generate significant waste heat in addition to the desired output. A heat sink or heat exchanger thermally coupled to the lighting device can be used to dispose of the waste heat. Heat dissipation can improve the efficiency and lifetime of LEDs and other types of lighting devices. A heat sink can be attached to the back of the lighting device to improve the transfer of heat from the lighting device to the external environment via conduction, convection, and / or radiation.

図９を参照して、廃熱の放熱を促進するために、熱的な熱交換グリス６４が光源３０と管２４の側壁との間に塗られてもよい。管２４は、光源３０を保持する構造をしかるべき箇所に提供できる。光源３０を管２４の側壁に接続するために、例えば留め具６０ａ、６０ｂが用いられ得る。光源３０は、例えば、接着剤を用いるなどのような他の方法で側壁に接続されてもよい。光源３０および側壁の間の接続を強化するために、留め具６０ａ、６０ｂは、背面板６２、ナット、または管２４の外部表面５６上に配置された他の適切な構造を通して挿入され得る。実施形態によっては、光源３０および管２４の間の熱伝導を増すために、光源３０は、管２４の内部表面５４と強固に接続される。管２４の伝導性および厚さは、熱を光源３０から管２４の大きな面積へ放熱する伝導を促進し、管２４は、光源３０のためのヒートシンクとして機能し得る。管２４は、管２４の外部表面５６および内部表面５４の放射率に基づいて、管２４の外部および内部で熱を放射する。光源３０は、ワイヤ及び／又は電気コネクタを介して電源（不図示）に接続され得る。 Referring to FIG. 9, thermal heat exchange grease 64 may be applied between the light source 30 and the side wall of the tube 24 in order to promote heat dissipation of waste heat. The tube 24 can provide a structure for holding the light source 30 where appropriate. For example, fasteners 60a, 60b can be used to connect the light source 30 to the side wall of the tube 24. The light source 30 may be connected to the side wall by other methods such as using an adhesive. To strengthen the connection between the light source 30 and the sidewalls, the fasteners 60a, 60b can be inserted through the backplate 62, nuts, or other suitable structure disposed on the outer surface 56 of the tube 24. In some embodiments, the light source 30 is firmly connected to the inner surface 54 of the tube 24 to increase heat conduction between the light source 30 and the tube 24. The conductivity and thickness of the tube 24 facilitates the conduction of heat away from the light source 30 to a large area of the tube 24, and the tube 24 can function as a heat sink for the light source 30. The tube 24 radiates heat outside and inside the tube 24 based on the emissivity of the outer surface 56 and the inner surface 54 of the tube 24. The light source 30 may be connected to a power source (not shown) via wires and / or electrical connectors.

ある実施形態において、光源３０を管２４の側壁上に、またはその近くに配置することによって、光源３０を管２４の中央に、または下向きに配置するときと比べて、管を下に向かって進む太陽光の阻止は最小化または低減され得る。この配置はまた、放熱し、光源３０を支持するための経済的な構成を提供し得る。実施形態によっては、光源３０の前面の発光表面は、管の内部に面し、管の長手方向の軸に概ね平行な向きである。他の特定の実施形態においては、光源３０は、管の軸についてある角度で傾けられる。例えば、光源３０は、ディフューザに向かって傾けられてもよく、つまりディフューザに面してもよい。ある実施形態においては、光制御表面なしでは、光源３０によって出力される光の最大で５０％が管２４の上方に向かって伝わり無駄になり得て、その残りがさまざまな入射角でディフューザ２６へと下方に伝わる。 In certain embodiments, placing the light source 30 on or near the side wall of the tube 24 advances the tube downward as compared to placing the light source 30 in the center or downward of the tube 24. Sunlight blocking can be minimized or reduced. This arrangement may also provide an economical configuration for dissipating heat and supporting the light source 30. In some embodiments, the light emitting surface of the front surface of the light source 30 faces the interior of the tube and is oriented generally parallel to the longitudinal axis of the tube. In another particular embodiment, the light source 30 is tilted at an angle about the tube axis. For example, the light source 30 may be tilted towards the diffuser, i.e. may face the diffuser. In some embodiments, without a light control surface, up to 50% of the light output by the light source 30 can travel up the tube 24 and be wasted, with the remainder to the diffuser 26 at various angles of incidence. It is transmitted downward.

ここで光制御表面３２が図２，９，および１０を参照して説明される。ある実施形態においては、光制御表面３２は、管２４内に配置されるときには一般に曲面であるが、概ね平らなシートから切り取られてもよく、概ね平らなシートに型で成形され、それから所望の形状に曲げられたり折られたりしてもよい。光制御表面３２の展開された上面図の例は図１０に示される。光制御表面３２は、表面３２の上部端５０を管２４に接着することによって、表面３２を管２４のスロット（不図示）に締まり嵌めすることによって、表面３２の上部端５０から延びる１つ以上の突起部（tab）６６ａ〜６６ｃを管２４に接着または締まり嵌めすることによって、または任意の他の適切な手法によって、管２４に接続され得る。ある実施形態において、突起部６６ａ〜６６ｃは、少なくとも上部端５０および底部周縁５２の間の境界において、および上部端５０に沿った中点において配置される。示されるように、光制御表面３２は、光表面３０の近くに配置され得る。ある実施形態においては、光制御表面３２は、図示されるように、光源３０の上部領域を概ね覆ってもよい。 The light control surface 32 will now be described with reference to FIGS. In some embodiments, the light control surface 32 is generally curved when placed in the tube 24, but may be cut from a generally flat sheet, molded into a generally flat sheet, and then the desired It may be bent or folded into a shape. An example of a developed top view of the light control surface 32 is shown in FIG. One or more light control surfaces 32 extend from the upper end 50 of the surface 32 by gluing the upper end 50 of the surface 32 to the tube 24 and an interference fit of the surface 32 in a slot (not shown) in the tube 24. Can be connected to the tube 24 by gluing or interference fitting the tabs 66a-66c to the tube 24, or by any other suitable technique. In certain embodiments, the protrusions 66 a-66 c are disposed at least at the boundary between the top end 50 and the bottom periphery 52 and at a midpoint along the top end 50. As shown, the light control surface 32 may be disposed near the light surface 30. In some embodiments, the light control surface 32 may generally cover the upper region of the light source 30, as shown.

管２４内に実装されるように、光制御表面３２は、表面３２の特定のパフォーマンス特性を向上させるように形作られ、湾曲され、配置され、及び／又は折り曲げられ得る。例えば、表面３２および管２４の間の接続は、図２に示されるように、光源３０の周囲で半円筒の一部の形状を表面３２が概ね有するように、可撓性材料（例えばポリマーフィルムのような）を折り曲げるよう用いられ得る。表面３２は、その上部端５０において、またはその近傍において、実質的に半円の、または半円筒の湾曲を有する一方で、表面３２の湾曲は、曲面の半径も含めて、表面３２が管２４の内部へと延びるに従って変化してもよい。表面３２の湾曲における変化は、例えば、表面３２の撓みの量、表面３２の剛性、表面３２の大きさ、表面３２の形状、他の要素、またはこれら要素の組み合わせに依存し得る。表面３２は、図９に示されるように光源の近くに配置され得て、図２に示されるように光源を囲む。また表面３２は、照明器具が垂直な対称平面について実質的に対称になるよう配置され得る。実施形態によっては、図１０に示される突起部６６ａ〜６６ｃは、管２４の側壁における対応するスロットまたは開口部（不図示）に、締まり嵌め、接着、または他の種類の接続で挿入され、表面３２の位置および湾曲が管２４について実質的に固定されるように支持する。表面３２は、例えば、図１０に示される形状を含む任意の適切な形状であり得る。特定の実施形態においては、表面３２は、実質的に管２４に実質的に沿う湾曲した上部端５０と、表面３２が管２４に装着されたときに実質的に平面上の弧を描く底部周縁５２とを有する。実施形態によっては、底部周縁５２が存在する平面は、管２４の側壁に実質的に垂直である。 As implemented in the tube 24, the light control surface 32 may be shaped, curved, positioned and / or folded to improve certain performance characteristics of the surface 32. For example, the connection between the surface 32 and the tube 24 can be a flexible material (eg, a polymer film) such that the surface 32 has a generally semi-cylindrical shape around the light source 30, as shown in FIG. Can be used to bend. The surface 32 has a substantially semi-circular or semi-cylindrical curvature at or near its upper end 50, while the curvature of the surface 32 includes the radius of the curved surface 32 including that of the tube 24. It may change as it extends into the interior. Changes in the curvature of the surface 32 may depend, for example, on the amount of deflection of the surface 32, the rigidity of the surface 32, the size of the surface 32, the shape of the surface 32, other elements, or a combination of these elements. The surface 32 may be placed near the light source as shown in FIG. 9 and surrounds the light source as shown in FIG. The surface 32 can also be arranged such that the luminaire is substantially symmetric about a vertical symmetry plane. In some embodiments, the protrusions 66a-66c shown in FIG. 10 are inserted into a corresponding slot or opening (not shown) in the side wall of the tube 24 with an interference fit, adhesive, or other type of connection. 32 positions and curvatures are supported so that they are substantially fixed with respect to the tube 24. The surface 32 can be any suitable shape including, for example, the shape shown in FIG. In certain embodiments, the surface 32 has a curved top end 50 that substantially follows the tube 24 and a bottom perimeter that substantially arcs in a plane when the surface 32 is attached to the tube 24. 52. In some embodiments, the plane in which the bottom rim 52 is present is substantially perpendicular to the side wall of the tube 24.

実施形態によっては、図３に示されるプリズムフィルム１３２は、ここでさらに説明される点を除いて、上述の光制御表面３２と同様であってもよい。フィルム１３２は、光源３０の上で、かつその周囲に配置される。光制御フィルム１３２は、光源３０からの光を下方に反射し、管２４を下方に伝送されてきた太陽光の損失を最小にするよう構成され得る。光制御フィルム１３２の構成は、フィルム１３２の形状、位置、向き、および湾曲のうち１つ以上を含み得る。 In some embodiments, the prism film 132 shown in FIG. 3 may be similar to the light control surface 32 described above, except as further described herein. The film 132 is disposed on and around the light source 30. The light control film 132 can be configured to reflect light from the light source 30 downward and minimize the loss of sunlight transmitted down the tube 24. The configuration of the light control film 132 may include one or more of the shape, position, orientation, and curvature of the film 132.

上面１３５は、フィルム１３２の実効長を伸ばす、角柱プリズム（angular prisms）を備える方向変換（turning）微小構造を含み得る。プリズムの頂点は、フィルム１３２の湾曲の向きに概ね直角な向きに延びてもよい（例えば、フィルム１３２の湾曲が１種類の半径を有するとき、プリズムは実質的に直線状である）。微小構造およびフィルムの大きさは、図では詳細を見せるために誇張されている。フィルム１３２の底面１３４は、実質的に滑らかである。ある実施形態では、プリズムフィルム１３２は、例えばミネソタ州セントポールの３Ｍ社から入手可能な２３０１光学照明フィルムのようなポリマーフィルムから構成される。上面１３５の上部端は、示されるように、上部端５０から離れる向きに下方に向かって概ね傾いて、または先が細くなっている。実施形態によっては、この傾斜または先細りは、光源３０の周囲におけるより広範な有効範囲（coverage）及び／又は光源３０から放射される光の下方への改良された反射を提供し得る。 The top surface 135 may include a turning microstructure comprising angular prisms that extend the effective length of the film 132. The apex of the prism may extend in a direction generally perpendicular to the direction of curvature of the film 132 (eg, when the curvature of the film 132 has one type of radius, the prism is substantially straight). The microstructure and film size are exaggerated to show details in the figures. The bottom surface 134 of the film 132 is substantially smooth. In one embodiment, prism film 132 is composed of a polymer film, such as 2301 optical lighting film available from 3M Company, St. Paul, Minnesota. The upper end of the upper surface 135 is generally inclined downwardly or tapered, as shown, away from the upper end 50. In some embodiments, this slope or taper may provide a broader coverage around the light source 30 and / or improved reflection of light emitted from the light source 30 downward.

プリズムフィルム１３２は、図４〜６を参照してここで説明される。補助光源３０からの光（Ｌ_Ａ）は、高屈折率媒体から低屈折率媒体へ斜めに通過するときには、全内部反射（ＴＩＲ）される。これらの例では、高屈折率媒体はプリズムフィルム１３２であり、低屈折率媒体は空気である。ＴＩＲは、臨界角１４２と呼ばれる入射角が境界となる特定の入射角においてだけ起こる。この臨界角を超える入射角の場合は、入射光は内部表面で反射される。反射された角度は、初期入射角に等しい。この臨界角１４２（θ_Ｃｒ）は、空気と境界を成す材料について、以下の式を用いて決定できる。
（θ_Ｃｒ）＝ｓｉｎ^−１（１／ｎ）
であり、ここでｎは材料の屈折率である。 The prism film 132 will now be described with reference to FIGS. The light (L _A ) from the auxiliary light source 30 is totally internally reflected (TIR) when passing obliquely from the high refractive index medium to the low refractive index medium. In these examples, the high refractive index medium is the prism film 132 and the low refractive index medium is air. TIR occurs only at a specific incident angle bounded by an incident angle called the critical angle 142. In the case of an incident angle exceeding this critical angle, incident light is reflected from the inner surface. The reflected angle is equal to the initial angle of incidence. The critical angle 142 (θ _Cr ) can be determined using the following equation for the material that forms a boundary with air.
(Θ _Cr ) = sin ⁻¹ (1 / n)
Where n is the refractive index of the material.

表１は、さまざまな透明な材料についての臨界角の例を示す。 Table 1 shows examples of critical angles for various transparent materials.

ＴＩＲを呈するプリズムフィルム１３２について図４〜６を参照しながらここで説明する。多数の微小な９０度の夾角の角柱プリズムが、フィルム１３２の上面１３５に成型されている。プリズムの表面１３６，１３８の間の夾角１４０は、約９０度であり、プリズムの間の角度は、フィルム１３２が示されるように湾曲させられるとき、夾角よりわずかに大きくてもよい。フィルムの底面１３４は、実質的に平坦または非構造化（non-structured）されている。もしプリズム表面１３６への入射角がそれぞれの材料の臨界角１４２よりも大きいなら、平坦な表面１３４に垂直に導かれる光（Ｌ_Ａ）は、両方のプリズム表面１３６，１３８で反射され、それが来た方向に反射して戻される（例えば第３の次元について考えずに）。プリズムの両方の表面１３６，１３８で光は反射されるので、全内部反射になるような入射角１４４の範囲は限られており、入射角１４４の範囲は、材料の屈折率に依存する。アクリルは、臨界角４２．２度であるが、フィルム１３２の平坦な表面１３４の法線方向から約±３度の範囲内で光をＴＩＲにする。材料の屈折率が大きいほど臨界角１４２が小さくなるので、角度１４４の範囲は大きくなる。ポリカーボネートについては、ＴＩＲが起こる法線からの角度１４４の範囲は、約±６度である。よって材料の屈折率が大きいほど、ＴＩＲが起こるための入射角の範囲は広くなり得る。 The prism film 132 exhibiting TIR will now be described with reference to FIGS. A large number of 90 ° depression prism prisms are molded on the upper surface 135 of the film 132. The included angle 140 between the prism surfaces 136, 138 is approximately 90 degrees, and the angle between the prisms may be slightly larger than the included angle when the film 132 is curved as shown. The bottom surface 134 of the film is substantially flat or non-structured. If the angle of incidence on the prism surface 136 is greater than the critical angle 142 of the respective material, light (L _A ) directed perpendicular to the flat surface 134 will be reflected by both prism surfaces 136, 138, which Reflected back in the direction it came (eg, without considering the third dimension). Since light is reflected by both surfaces 136, 138 of the prism, the range of incident angle 144 that results in total internal reflection is limited, and the range of incident angle 144 depends on the refractive index of the material. Acrylic has a critical angle of 42.2 degrees, but makes the light TIR within a range of about ± 3 degrees from the normal direction of the flat surface 134 of the film 132. Since the critical angle 142 decreases as the refractive index of the material increases, the range of the angle 144 increases. For polycarbonate, the range of angle 144 from the normal where TIR occurs is about ± 6 degrees. Thus, the higher the refractive index of the material, the wider the range of incident angles for TIR to occur.

フィルム１３２のプリズム側１３５を通過する昼光（Ｌ_Ｓ）は、フィルムの表面１３４，１３５からの反射に起因する伝送損失を主に発生する。実施形態によっては、表面反射に起因する光の損失の割合は約８〜１０％になる。ほとんどの昼光は、フィルム１３２を通って透過し、管２４を下方にディフューザ２６へと伝搬する。使われるフィルム１３２の大きさが大きいほど、管２４を下方に伝搬しフィルム１３２に入射する昼光ＬＳの比率はより大きくなる。表面反射はこれに応じて大きくなる。一般に、使われるフィルム１３２の大きさが小さいほど、フィルムに入射する昼光Ｌ_Ｓの比率も小さくなる。 Daylight (L _S ) that passes through the prism side 135 of the film 132 mainly causes transmission loss due to reflection from the film surfaces 134, 135. In some embodiments, the percentage of light loss due to surface reflection is about 8-10%. Most of the daylight is transmitted through the film 132 and propagates down the tube 24 to the diffuser 26. The larger the size of the film 132 used, the greater the proportion of daylight LS that propagates down the tube 24 and enters the film 132. The surface reflection increases accordingly. In general, the smaller the size of the film 132 used, the smaller the ratio of daylight L _S incident on the film.

実施形態によっては、プリズムフィルム１３２は可撓性をもち、さまざまな形状に容易に変形できる。フィルム１３２の形状は、フィルム１３２の、光源３０からの光をディフューザ２６に向けて反射させる能力を大きくするか最大化するように選択され得る。フィルム１３２は、プリズム面が外に（例えばフィルム１３２の上面１３５上に）向くように、かつ平坦な面が内に（例えばフィルム１３２の底面１３４上に）向くように湾曲され得る。プリズムは、フィルム１３２の長さを伸ばし得る。フィルム１３２は、もし単一の点光源が等半径点（例えば直径の中点）に配置されるなら、プリズムフィルムに当たる光線の実質的に全てが平坦表面１３４の法線方向またはほぼ法線方向であり、かつ上面１３５上でプリズムからＴＩＲをするように配置され得る。 Depending on the embodiment, the prism film 132 is flexible and can be easily deformed into various shapes. The shape of the film 132 can be selected to increase or maximize the ability of the film 132 to reflect light from the light source 30 toward the diffuser 26. The film 132 may be curved so that the prism surface faces outward (eg, on the top surface 135 of the film 132) and the flat surface faces inward (eg, on the bottom surface 134 of the film 132). The prism can extend the length of the film 132. The film 132 is such that if a single point light source is placed at an isoradial point (eg, midpoint in diameter), substantially all of the light rays striking the prism film are in the normal direction or near normal direction of the flat surface 134. And can be arranged to do TIR from the prism on the upper surface 135.

単一の光源の代わりに、例えば表面実装ＬＥＤのような、その表面上に多くの光源の点を有する光源３０が用いられ得る。そのような光源３０におけるそれぞれの点は、フィルム１３２への異なるパスを有し得る。もし光線が、ＴＩＲになる入射角範囲１４４の外にあると、光はフィルム１３２を通り抜けて、管２４の上方へと失われ得る。湾曲されたフィルム１３２の直径１５８を増すと、複数の点光源から生じるフィルム１３２における入射角の範囲が狭くなり、反射される光の量が増し得る。したがって湾曲されたＴＩＲプリズムフィルム１３２を、等半径点が光源３０の底辺に位置するように配置すると、光源３０から放射される光のほとんどがディフューザ２６へ向かって下方に反射される。 Instead of a single light source, a light source 30 having many light source points on its surface, such as a surface mounted LED, can be used. Each point in such light source 30 may have a different path to film 132. If the light beam is outside the incident angle range 144 that results in TIR, light can pass through the film 132 and be lost above the tube 24. Increasing the diameter 158 of the curved film 132 can narrow the range of incident angles on the film 132 that result from a plurality of point light sources and increase the amount of reflected light. Therefore, when the curved TIR prism film 132 is arranged so that the isosradial point is located at the bottom of the light source 30, most of the light emitted from the light source 30 is reflected downward toward the diffuser 26.

異なる直径を有するプリズムフィルムの例が図７に示される。第１直径１５８を有する第１フィルム１３２が示される。湾曲されたフィルム１３２の等半径点は、光源３０の下端に沿った中点である。光源３０から放射する光の実質的に全てをフィルム１３２が反射できるようにするために、フィルム１３２は、示される入射角の範囲１４４において少なくとも入射光を反射するよう構成され得る。第１フィルム１３２の第１直径１５８より大きい第２直径２５８を有する第２フィルム２３２も示される。光源３０から放射する光の実質的に全てをフィルム２３２が反射できるようにするために、フィルム２３２は、示される入射角の範囲２４４において少なくとも入射光を反射するよう構成され得る。第２フィルム２３２についての角度の範囲２４４は、第１フィルム１３２についての角度の範囲１４４よりも狭い場合がある。より小さい直径１５８のフィルム１３２は、より大きい直径２５８のフィルム２３２と比較したとき、より大きい範囲の入射光を反射できる。プリズムフィルムの形状、組成、位置、湾曲、および大きさは、この表面によって反射される光の割合による改善と、フィルムからの表面反射に起因して失われる昼光の割合とをバランスさせるように選択され得る。例えば、より低い屈折率を持つプリズムフィルムが用いられるときは、より大きな直径が選択されることで光の反射を増やす。より高い屈折率のフィルム材料が用いられるときは、より小さな直径が選択されてもよい。実施形態によっては、プリズムフィルムは、異なる屈折率を有する材料を組み合わせる。そのような実施形態では、フィルムのプリズム表面は、比較的、大きい屈折率材料から構成され得る。 An example of prism films with different diameters is shown in FIG. A first film 132 having a first diameter 158 is shown. The constant radius point of the curved film 132 is a midpoint along the lower end of the light source 30. In order to allow the film 132 to reflect substantially all of the light emitted from the light source 30, the film 132 may be configured to reflect at least incident light in the range of incident angles 144 shown. A second film 232 having a second diameter 258 that is greater than the first diameter 158 of the first film 132 is also shown. In order to allow the film 232 to reflect substantially all of the light emitted from the light source 30, the film 232 can be configured to reflect at least incident light in the range of incident angles 244 shown. The angle range 244 for the second film 232 may be narrower than the angle range 144 for the first film 132. The smaller diameter 158 film 132 can reflect a larger range of incident light when compared to the larger diameter 258 film 232. The shape, composition, position, curvature, and size of the prism film balance the improvement due to the percentage of light reflected by this surface with the percentage of daylight lost due to surface reflections from the film. Can be selected. For example, when a prism film having a lower refractive index is used, a larger diameter is selected to increase light reflection. When higher refractive index film material is used, a smaller diameter may be selected. In some embodiments, the prism film combines materials having different refractive indices. In such embodiments, the prism surface of the film can be composed of a relatively large refractive index material.

図８に示されるグラフは、図３に示されるように配置されたポリカーボネートのプリズムフィルム１３２の光学的分析の結果を示す。さまざまな直径の湾曲したフィルムが１０インチの直径を有するＴＤＤでテストされた。１２０度で光が拡散する０．７５インチ×０．７５インチのＬＥＤが光源３０として用いられた。さまざまな直径の湾曲したフィルムのパフォーマンスが、管の上方に向かう光の比率を、フィルムの直径に対して比べることによって示されている。このグラフは、プリズムへの入射角と、臨界角の許容範囲との関係を示す。用いられるフィルムの直径が大きいほど、光源３０からフィルム１３２への距離が長くなり、フィルム１３２の表面への入射角が小さくなり、ディフューザ２６へと反射された光の比率が大きくなり得る。ディフューザ２６へと導かれた光の比率が大きくなると、管の上方へと上がる光の比率が小さくなる。 The graph shown in FIG. 8 shows the results of an optical analysis of a polycarbonate prism film 132 arranged as shown in FIG. Curved films of various diameters were tested with TDD having a 10 inch diameter. A 0.75 inch × 0.75 inch LED that diffuses light at 120 degrees was used as the light source 30. The performance of curved films of various diameters is shown by comparing the ratio of light going up the tube to the film diameter. This graph shows the relationship between the incident angle to the prism and the allowable range of the critical angle. The larger the diameter of the film used, the longer the distance from the light source 30 to the film 132, the smaller the angle of incidence on the surface of the film 132, and the greater the proportion of light reflected to the diffuser 26. As the ratio of light directed to the diffuser 26 increases, the ratio of light rising above the tube decreases.

もし光制御表面３２が光源３０に対して９０度の角度で配置されたなら、換言すれば、もし表面３２が管壁２４に対して直角にマウントされ、かつ水平からの角度がゼロであったなら、表面３２は、光源３０から放射される全ての光を捕捉し、向きを変えて導くためには、表面３２は大まかには管全体にわたって延びている必要がある。この向きの表面３２は、管の断面の大部分を占めることになる。ここで図９を参照して、管２４の側壁に接続された光制御表面３２および光源３０の断面図が示される。表面３２から反射された光によって大量の光が光源３０に戻ってくるようには概ねならない角６６まで湾曲した表面３２を下方に傾けることによって、要求される光制御材料の量を減らすことができ、表面３２が管２４内へ延びる距離を短くすることができ、かつ光が管を下方に向かってより鉛直に反射されるようにすることができる。実施形態によっては、表面３２と水平との間の角６６は、約２０度以上、約４５度以下であり、または約１０度以上、約３０度以下である。 If the light control surface 32 was positioned at a 90 degree angle with respect to the light source 30, in other words, if the surface 32 was mounted perpendicular to the tube wall 24 and the angle from horizontal was zero If so, the surface 32 needs to extend roughly across the tube in order to capture and redirect all light emitted from the light source 30. This oriented surface 32 will occupy most of the cross section of the tube. Referring now to FIG. 9, a cross-sectional view of light control surface 32 and light source 30 connected to the side wall of tube 24 is shown. By tilting the curved surface 32 down to an angle 66 where a large amount of light does not return to the light source 30 due to the light reflected from the surface 32, the amount of light control material required can be reduced. , The distance the surface 32 extends into the tube 24 can be reduced, and the light can be reflected more vertically down the tube. In some embodiments, the angle 66 between the surface 32 and the horizontal is about 20 degrees or more and about 45 degrees or less, or about 10 degrees or more and about 30 degrees or less.

湾曲した表面３２の水平からの傾き６６は、例えば、光源３０から光が放射される角度の範囲、管２４の大きさおよび形状、光制御表面３２の大きさおよび形状、および光源３０の大きさおよび形状に基づいて選択され得る。図示された例については、光源３０の角度幅の半分は６０度である。よってもし光制御表面３２が、水平から３０度下がるよう傾けられたら、光の少なくともある程度は光源３０の中に戻って反射される。実施形態によっては、角度６６を約２０度に減らすことによって、光がＬＥＤを通り過ぎるよう反射させてもよい。さらに、レンズの底部周縁５２を光源３０の底辺と同じ水平平面へと延ばすことによって、上へ導かれた光が捕捉され、管２４を下方に反射される。 The tilt 66 from the horizontal of the curved surface 32 is, for example, the range of angles at which light is emitted from the light source 30, the size and shape of the tube 24, the size and shape of the light control surface 32, and the size of the light source 30. And can be selected based on shape. For the example shown, half of the angular width of the light source 30 is 60 degrees. Thus, if the light control surface 32 is tilted 30 degrees below horizontal, at least some of the light will be reflected back into the light source 30. In some embodiments, the light may be reflected past the LED by reducing the angle 66 to about 20 degrees. Furthermore, by extending the bottom periphery 52 of the lens to the same horizontal plane as the bottom of the light source 30, the light guided upward is captured and reflected down the tube 24.

ここで開示された少なくともいくつかの実施形態は、既存の照明システムに対して１つ以上の優位性を有し得る。例えば、ある実施形態は、少なくとも２つの光源である昼光および補助光源から照明のポテンシャルを実効的に上げるか最大化することを可能にする。他の例として、実施形態によっては、むだになる光を減らすか最小化するよう、少なくとも２つの光源から光を導く技術が提供される。これらの利点の少なくともいくつかは、管を下方に伝搬する昼光を実質的に妨げることなく補助光源を管状天窓に内に配置することによって少なくとも部分的には達成され得る。これらの利点の少なくともいくつかは、昼光を伝送する光制御表面を使いつつ、一方で補助光源から上方に向かって伝搬する光を捕捉することによって少なくとも部分的には達成される。これらの利点の少なくともいくつかは、光源に関連して光制御表面の形状を決め、光制御表面を傾けることによって少なくとも部分的には達成される。 At least some embodiments disclosed herein may have one or more advantages over existing lighting systems. For example, certain embodiments allow for effective increase or maximization of illumination potential from daylight and auxiliary light sources, which are at least two light sources. As another example, some embodiments provide techniques for directing light from at least two light sources to reduce or minimize wasted light. At least some of these advantages can be achieved, at least in part, by placing an auxiliary light source within the tubular skylight without substantially interfering with daylight propagating down the tube. At least some of these advantages are achieved at least in part by using a light control surface that transmits daylight while capturing light propagating upward from the auxiliary light source. At least some of these advantages are achieved at least in part by defining the shape of the light control surface relative to the light source and tilting the light control surface.

特定の実施形態は、補助光源から伝搬する光のディフューザにおける入射角を小さくすることによって、ディフューザをより高い光学的効率で動作させるというさらなる利点を提供し得る。他の利点は、光源からの（例えば、ディフューザに向かって管の下方に向いた光源から）直接光と比較して、光制御表面から反射された光をさらに分散させることを含み得る。 Certain embodiments may provide the additional advantage of operating the diffuser with higher optical efficiency by reducing the angle of incidence at the diffuser of light propagating from the auxiliary light source. Other advantages may include further dispersing light reflected from the light control surface as compared to direct light from the light source (eg, from a light source directed down the tube toward the diffuser).

ここで開示されたさまざまな実施形態の説明は、主に図示された実施形態についてなされている。しかし、ここで説明されたどの実施形態の具体的な特徴、構成、または特性も、明示的に図示または記載されていない１つ以上の別個の実施形態において任意の適切なやり方で組み合わせされ得る。例えば、補助光器具は、複数の光源、ランプ、及び／又は光制御表面を含み得ることが理解されよう。ここで開示された補助照明器具は、ＴＤＤ以外の少なくともある種の昼光システム及び／又は他の照明装置においても用いられ得ることがさらに理解されよう。 The description of the various embodiments disclosed herein has been made primarily for the illustrated embodiments. However, the specific features, configurations, or characteristics of any of the embodiments described herein may be combined in any suitable manner in one or more separate embodiments that are not explicitly illustrated or described. For example, it will be appreciated that an auxiliary light fixture may include multiple light sources, lamps, and / or light control surfaces. It will be further appreciated that the auxiliary luminaire disclosed herein may also be used in at least some daylight systems other than TDD and / or other lighting devices.

実施形態の上述の説明においては、開示を効率的にし、１つ以上のさまざまな発明の局面の理解を助けるために、ときにはさまざまな特徴が単一の実施形態、図、またはその記載で一緒にまとめられていることが理解されよう。しかしこの開示方法は、任意のクレームにおいて、そのクレームで明示的に規定された特徴よりも多くの特徴を必要とするという意図を反映すると解釈されてはならない。さらにここで特定の実施形態において図示及び／又は記載された任意の要素、特徴、またはステップは、任意の他の実施形態（群）に適用または使用され得る。よって、ここで開示された発明の範囲は、上述の特定の実施形態によって限定されるべきではなく、むしろ以下に続くクレームの妥当な解釈によってのみ決定されなければならない。 In the above description of embodiments, various features are sometimes combined together in a single embodiment, figure, or description thereof to facilitate disclosure and to facilitate understanding of one or more various inventive aspects. It will be understood that they are summarized. This method of disclosure, however, should not be interpreted as reflecting an intention that any claim requires more features than are expressly defined in that claim. Furthermore, any element, feature, or step illustrated and / or described herein in a particular embodiment may be applied or used in any other embodiment (s). Thus, the scope of the invention disclosed herein should not be limited by the specific embodiments described above, but rather should be determined only by reasonable interpretation of the claims that follow.

Claims

A daylight illumination device,
A tube having a sidewall with a reflective interior surface, the tube being disposed between a transparent cover configured to receive daylight and a diffuser configured to be located within a target area of a building Configured to direct the daylight transmitted through the transparent cover towards the diffuser; and
An auxiliary light fixture comprising a lamp attachable to the side wall of the tube and configured to provide illumination to the interior of the tube by emitting conical light, the angle of the conical light An auxiliary light fixture, wherein the lamp is arranged such that the light exiting the lamp along the center of the light is reflected on a light control surface other than the diffuser before propagating to the diffuser;
Equipped with a,
The daylight illuminating device , wherein the light control surface is configured to guide light diverging upward from the lamp downward toward the diffuser .

The daylight illumination device according to claim 1, wherein the lamp includes a surface-mounted light-emitting diode having a flat surface from which the conical light is emitted.

The daylight illumination device of claim 2, wherein the flat surface is substantially parallel to the side wall of the tube.

The light control surface, daylight lighting device of claim 1, further comprising a reflector.

The daylight illumination of claim 4 , wherein the light control surface comprises a prism film configured to reflect the light exiting the lamp and transmit daylight propagating through the tube from the orientation of the transparent cover. apparatus.

The daylight illumination device according to claim 1 , wherein the shape of the light control surface is substantially semi-cylindrical.

The light control surface comprises an upper end and a bottom peripheral edge, said upper edge is in contact with the side wall of the tube, the bottom peripheral edge, according to claim 6 in the bottom substantially flush with the lamp Daylight lighting device.

The daylight illumination device according to claim 6 , wherein the light control surface is arranged such that an equiradius point of the light control surface exists substantially at a bottom side of the lamp.

The daylight illumination device according to claim 1 , wherein the light control surface is inclined at an angle away from a direction perpendicular to the side wall.

The daylight illumination device of claim 9 , wherein the angle between the light control surface and the vertical orientation is at least about 20 degrees.

The daylight illumination device according to claim 1 , wherein thermal grease is supplied between the lamp and the side wall.

The lamp, daylight lighting device of claim 1, further comprising a light-emitting diode.

The daylight illumination device according to claim 12 , wherein the auxiliary light fixture includes at least a second light emitting diode.

The daylight illumination device of claim 13 , wherein the auxiliary light fixture comprises at least a second light control surface.

The light control surface, daylight lighting device of claim 1 comprising a polycarbonate film.

The daylight illuminating device according to claim 1 , wherein the light control surface includes a micro structure arranged on the side of the surface closest to the transparent cover to change a light direction.

The daylight illuminator of claim 16 , wherein the light redirecting microstructure comprises a plurality of elongated prisms extending from the sidewalls to a bottom rim of the light control surface.

A method for providing light inside a structure, the method comprising:
Placing a tube between the transparent cover and the diffuser such that daylight can be directed from the cover through the diffuser;
Providing a lamp that emits light to a region inside the tube;
The light scattered upward from the lamp is guided downwardly toward the diffuser, the light control surface for transmitting daylight in the direction of approximately the diffuser from the transparent cover including a step of providing near the lamp Method.